Nature 一周论文导读 | 2018 年 4 月 26 日
审校 访冬 咖喱 大头 金庄维
生物学
Biology
Renewing Felsenstein’s phylogenetic bootstrap in the era of big data
大数据时代中 Felsenstein 种系发育自举法的更新
O. Gascuel, F. Lemoine, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0043-0
（导读 阿金）Felsenstein 自举法用来评估进化树中种系发育推断的稳健性，但随着大数据时代同一进化树中序列数的大幅增加，该方法的有效性有所降低。本研究提出一个新版本的自举法，用逐步转移距离参数取代原方法中的存在/不存在二元参数，来计算推断分支是否存在。该方法支持率更高，产生的错误分支更少，可用于大型哺乳动物、HIV 和模拟数据以揭示种系发育信号。
Abstract
Intra-tumour diversification in colorectal cancer at the single-cell level
单细胞水平结直肠癌肿瘤内多样化
Michael R. Stratton, Hans Clevers, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0024-3
图片来源：Anne Rios and Florijn Dekkers, Princess Maxima Center
（导读 郭怿暄）起源于单细胞的癌症在扩增中每个细胞获得遗传和表型的差异。本研究对结直肠肿瘤及周边正常组织进行单细胞类器官培养，发现癌细胞在最终显性克隆扩张中通过特有突变过程获得超出正常细胞数倍的体细胞突变，且极具多样化。肿瘤内 DNA 甲基化和转录组状态同样非常多样化，这些稳定的变化具有细胞自主性，并遵循癌症系谱树，不同细胞对抗癌药物的反应亦有不同。
Abstract
Identification of the tumour transition states occurring during EMT
表皮-间充质转变（EMT）期间肿瘤的转变状态
Cédric Blanpain, Ievgenia Pastushenko, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0040-3
（导读 郭怿暄）表皮-间充质转变（EMT）影响肿瘤干性、转移及耐药性。本研究首次从皮肤和乳腺原发肿瘤中发现处于 EMT 不同阶段的多个肿瘤细胞亚群，它们表现出不同的细胞可塑性、侵袭性以及转移潜能。通过转录和表观遗传景观发现控制 EMT 不同转变状态的基因调节网络，转录因子及信号通路。并且，这些细胞亚群所处的不同的肿瘤微环境也对 EMT 转变状态进行调节。
Abstract
Global warming transforms coral reef assemblages
全球变暖改变了珊瑚礁组合
Terry P. Hughes, James T. Kerry, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0041-2
（导读 郭怿暄）全球变暖对生态完整性和功能带来巨大威胁。本研究对经历 2016 年海洋热浪的大堡礁珊瑚进行观察，发现分布在热量超过临界值（3-4 摄氏度-周）处的珊瑚立刻死亡。8 个月后，在 6 摄氏度-周或更高的区域出现珊瑚组成改变，表明不同种珊瑚对热应激反应显著不同。大面积珊瑚死亡代表了热带珊瑚礁干扰机制的彻底转变，为生态系统长期未来带来挑战。
Abstract
Electrophilic properties of itaconate and derivatives regulate the IκBζ–ATF3 inflammatory axis
衣康酸盐及其衍生物的亲电属性调节IκBζ-ATF3炎症轴
Maxim N. Artyomov, Monika Bambouskova, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0052-z
（导读 阿金）炎性巨噬细胞广泛改变代谢并产生大量衣康酸盐及其膜渗透性衍生物衣康酸二甲酯（DI），可抑制炎症反应。本研究显示衣康酸盐和 DI 诱导亲电应激压力，通过抑制 IκBζ 蛋白选择性，调节 Toll 样受体刺激的继发转录响应，改善患银屑病小鼠模型中 IL-17–IκBζ 驱动的皮肤病症。表明靶向 DI–IκBζ 调节轴可能是治疗该类疾病的新策略。
Abstract
Genetic identification of leptin neural circuits in energy and glucose homeostases
有关能量和葡萄糖稳态的瘦素神经回路的遗传学发现
孔栋（塔夫茨大学医学院神经科学系）等
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0049-7
（导读 郭怿暄）脂肪组织产生的瘦素可在餐后发挥抑制食欲、促进能量代谢，稳定血糖的作用，但其神经环路尚不清楚。本研究利用 CRISPR-Cas9 技术对糖尿病小鼠中瘦素应答神经元进行系统性查找，发现 AGRP 神经元是瘦素发挥平衡能量和葡萄糖稳态作用所必需的，抑制该神经元内瘦素受体将逆转糖尿病摄入过多和高血糖症，并且瘦素可以通过不同机制对 AGRP 神经元进行急性和慢性抑制。
Abstract
Pluripotency factors functionally premark cell-type-restricted enhancers in ES cells
多能性因子在胚胎干细胞中功能性预先标记细胞类型限制性增强子
Hong Sook Kim, Michael G. Rosenfeld, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0048-8
（导读 郭怿暄）胚胎干细胞（ES）表达基因和细胞系决定因子的增强子在 ES 细胞中都拥有传统的增强子激活标记，但细胞型限制性增强子的状态尚不清楚。本研究发现这些增强子通过结合一或两个 ES 细胞转录因子被预先标记和激活。这些标记对于分化细胞中细胞型限制增强子活性是必需的。这一模型在 ES 细胞来源的巨噬细胞和神经祖细胞中得到证实。
Abstract
Mechanism of NMDA receptor channel block by MK-801 and memantine
MK-801 和美金刚阻断 NMDA 受体通道的作用机制
David E. Shaw, Eric Gouaux, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0039-9
（导读 阿金）NMDA 受体可以转换谷氨酸和甘氨酸的结合，并偶联到钙渗透性离子通道的开放。但是尚未完全了解通道阻断剂的阻断机制。本研究报道移除 GluN1–GluN2B NMDA 受体的氨基末端结构域，产生一种功能性受体和具备良好衍射性的晶体，绘制出 MK-801 和美金刚在离子通道前庭结合位点，揭示其关闭离子通道门的作用机制。
Abstract
Structural basis of ligand binding modes at the neuropeptide Y Y1 receptor
神经肽 Y Y1 受体配体结合模式的结构基础
吴蓓丽（中国科学院上海药物研究所）, Annette G. Beck-Sickinger, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0046-x
（导读 阿金）神经肽 Y （NPY）受体亚型 Y1R 介导食物摄取。本研究展示分辨率达到 2.7 和 3.0 埃、分别结合两种选择性拮抗剂 UR-MK299 和 BMS-193885 的人类 Y1R 晶体结构。揭示 Y1R 的不同结合模式和对配体的选择性，同时首次确认 NPY 的 N 端区域在 Y1R 受体中的结合位点。为靶向 NPY 受体的药物研发提供重要依据。
Abstract
物理学
Physics
Remote quantum entanglement between two micromechanical oscillators
两个微机械振子之间的远程量子纠缠
Sungkun Hong, Simon Gröblacher, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0036-z
图片来源：Moritz Forsch. Kavli Institute of Nanoscience, Delft University of Technology
（导读 胡琦琳）量子纠缠不仅仅是量子理论中的一个基本特性，还是开启量子网络大门的一把钥匙。本研究介绍了一种微机械固态平台，由纳米结构硅梁制成的基于芯片的光学机械振子构成。研究人员利用该平台生成并证明了相距 20 厘米的两个微机械振子间的量子纠缠，表明该系统可以直接用应于实际的光纤量子网络。该研究结果将成为基于硅光子学的大范围量子网络发展中的关键一步。
Abstract
Stabilized entanglement of massive mechanical oscillators
大型微机械振子的稳定纠缠
M. A. Sillanpää, C. F. Ockeloen-Korppi, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0038-x
（导读 胡琦琳）微观尺度系统中量子纠缠的存在已被证实，然而，由于环境干扰，宏观尺度上的情况依旧悬而未决。本研究利用两个运动的大型微机械振子，与微波频率电磁谐振腔耦合，通过测量关联机械扰动，并且分析空腔中发射的微波，推断出稳态下纠缠的存在。该研究定性地拓展了纠缠物理系统的研究尺度，对量子信息处理、精密测量和量子力学极限的测试都具有影响。
Abstract
Low-loss plasmon-assisted electro-optic modulator
低损耗等离子体辅助电光调制器
Christian Haffner, Juerg Leuthold, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0031-4
（导读 阿金）表面等离子体光子学领域的研究人员致力于制造亚波长光学器件，但是电子运动通过欧姆损耗发热，成为此类器件的缺陷。本研究使用“谐振开关”，减少欧姆损耗。研究人员制备出的等离子体电光环调制器，具备片上光损耗低，运行频率超过 100 千兆赫，能效高等优点。该结果表明离子体光子学有望应用于快速、紧凑的片上感应和通信技术。
Abstract
其他
【封面故事】【Chemistry-化学】Quaternary stereocentres via an enantioconvergent catalytic SN1 reaction
通过对应归一催化的 SN1 反应合成四元立体中心
Alison E. Wendlandt, Prithvi Vangal and Eric N. Jacobsen
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0042-1
（导读 卓思琪）单分子亲核取代（SN1）机制中形成的碳正离子中间体的不稳定性和高反应活性使产物的立体控制困难。本文报道了一种 SN1 型的不对称催化反应，该反应可以由外消旋前体构建四元立体中心的选择性对应异构体。该研究为其他完全取代的碳立体中心的对映归一性合成提供了基础。
Abstract
【Astronomy-天文】A massive core for a cluster of galaxies at a redshift of 4.3
红移 4.3 处星系团的巨大核心
T. B. Miller, S. C. Chapman, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0025-2
图片来源：NRAO/AUI/NSF; S. Dagnello
（导读 雷鸣）本研究在红移 4.31 处发现一氧化碳和电离碳排放源 SPT2349-56，是一个原星系团，其内部至少有 14 个星系，密集于直径 130 千秒差距的投影区域内，正在以 50-1000 倍于银河系的速度形成恒星。数据表明，该系统应是宇宙大爆炸后 14 亿年已经处于发展高阶的星系团的核心。
Abstract
【Geoscience-地球科学】Earthquake-induced transformation of the lower crust
地震引起的下地壳变形
Bjørn Jamtveit, Yehuda Ben-Zion, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0045-y
（导读 阿金）下地壳的结构和变质演化直接影响板块构造过程的响应，造山运动中，流体沿断层渗入，控制下地壳演化。本研究展示大面积下地壳受地震余波影响，随后发生流体驱动的下地壳变质和结构变化，这为地球地壳动力学提供一种“自上而下”的效应，并将不同时间尺度发生的过程联系起来。
Abstract
【Environmental science-环境科学】Vertically migrating swimmers generate aggregation-scale eddies in a stratified column
垂直迁徙的水生生物在分层水体产生密集漩涡
Stephen G. Monismith, John O. Dabiri, et al.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0044-z
（导读 阿金）生物产生的湍流是影响养分运输和海洋混合的重要因素，但是单个厘米级浮游动物无法形成足够的湍流。本研究展示丰年虾（Artemia salina）集体垂直迁移时，产生的涡流形成大规模向下喷流，有效湍流扩散系数超过盐分子扩散系数三个数量级，说明海洋浮游生物对改变海洋的物理和生物地球化学结构有广泛潜在影响。
Abstract